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Uma análise filogenética de stygarctidae e digitopoda, grupos pertencentes à classe tardigrada. O texto discute abordagens filogenéticas alternativas, a posição de digitopoda em relação a outros grupos, e a presença ou ausência de caracteres específicos em diferentes gêneros e espécies. Além disso, o documento menciona estudos anteriores e oferece um resumo de resultados obtidos através de análises de caracteres binários e multiestado.
Tipologia: Notas de aula
Compartilhado em 07/11/2022
4.4
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Não perca as partes importantes!
A todos os meus familiares queridos,
especialmente meus pais,
meus filhos maravilhosos
Vinícius, Úrsula, Jordan,
e Igor ( in memoriam ),
minha linda sobrinha Manuela
e meus irmãos
Bete e Zé Eduardo.
Agradecimentos
À Fapesp (Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo) pelo apoio
financeiro que viabilizou a execução do projeto;
Ao Departamento de Zoologia do IBUSP, pelas facilidades e instalações físicas cedidas,
assim como aos funcionários, técnicos e colegas pela solicitude e amizade;
Ao Prof. Dr. Carlos Eduardo Falavigna da Rocha, pela orientação científica e
acadêmica;
À Coordenação da Pós-Graduação do IBUSP, e aos funcionários de sua secretaria pelos
serviços prestados;
À Smithsonian Institution, Washington/D.C., na pessoa de Chad Walter, pelo
empréstimo de material biológico;
À Profa. Dra. Thais N. Corbisier, do IOUSP; Profa^. Dr a^. Liliana Forneris, do IBUSP;
Profa. Dr a^. Liliana Medeiros, da Universidade Metodista de São Paulo; e ao Prof. Dr. Pedro
M. Arbizu, da Universidade Federal do Paraná, por cederem material biológico coletado em
suas pesquisas;
Ao Prof. Dr. Fábio Lang da Silveira, do IBUSP, que gentilmente coletou material
biológico na ilha de Itamaracá/PE;
Ao Prof. Dr. Martin L. Christoffersen, da Universidade Federal da Paraíba, pela
coautoria no artigo de filogenia de Tardigrada, no manuscrito de filogenia de Stygarctidae,
e pela iluminação nas hipotetizações sobre filogenia de Digitopoda, assim como pela
amizade sempre dispensada;
A Guilherme R. Lotufo, pela revisão do Abstract ;
1. I NTRODUÇÃO
Os Tardigrada constituem um táxon pouco estudado no que diz respeito ao seu
status como grupo, quanto à sua posição no sistema dos Metazoa e quanto a um
sistema geral para os seus subgrupos.
As monografias de M ARCUS (1929, 1936) estabeleceram a divisão dos grandes
grupos de Tardigrada. Ainda hoje, os grupos taxonômicos de tardígrados estão
basicamente distribuídos em duas classes: Heterotardigrada e Eutardigrada.
Heterotardigrada, que reúne espécies marinhas e limno-terrestres, é dividido nas
ordens Arthrotardigrada e Echinischoidea (MARCUS , 1927). Outros táxons
supraespecíficos foram acrescentados ao sistema de Marcus: a classe Mesotardigrada
(RAHM, 1937), as ordens Parachela e Apochela (SCHUSTER et al., 1980), e a ordem
Thermozodia (RAMAZZOTTI & M AUCCI , 1983) (Tab. 1).
RAMAZZOTTI & M AUCCI (1982) produziram uma detalhada história taxonômica de
Tardigrada. Seguiu-a a terceira e última edição de uma compilação enciclopédica das
531 espécies de tardígrados conhecidas até então (RAMAZZOTTI & M AUCCI , 1983). A
última revisão do grupo foi publicada por KINCHIN (1994), que apesar de reunir
informações importantes numa leitura agradável e didática, não atualizou o número de
espécies e não esclareceu as relações filogenéticas no grupo. Atualmente, 889
espécies de tardígrados estão descritas, das quais 148 são primariamente marinhas.
Abordagens filogenéticas, que não seguem fielmente o método henniguiano, foram
propostas para as famílias de Heterotardigrada (KRISTENSEN & HIGGINS , 1984a) e
Eutardigrada (BERTOLANI & BISEROV , 1996), para os gêneros de Stygarctidae e
famílias relacionadas (BELLO & DE ZIO GRIMALDI , 1998), para as subfamílias
(POLLOCK, 1995) e gêneros de Halechiniscidae (RENAUD -M ORNANT , 1984), para os
um grupo monofilético que, junto com Pentastomida e Tardigrada, forma um clado
considerado como grupo-irmão de Arthropoda. Esta proposta opõe-se à maioria das
hipóteses anteriores, inclusive aquelas originadas por análises moleculares, que
aproximam Tardigrada de Onychophora e Arthropoda, formando o tradicional táxon
Panarthropoda. Entretanto, o sistema de CHRISTOFFERSEN et al. (1997) esclarece a
controvérsia acerca do posicionamento do filo, que compartilha caracteres tanto com
Arthropoda (e.g., presença de placas cuticulares e apêndices birremes) quanto com
Aschelminthes (e.g., aparato bucofaríngeo e perda de órgãos respiratórios,
circulatórios e excretórios).
ASSUNÇÃO & CHRISTOFFERSEN (1994), numa análise cladística preliminar dos
táxons superiores de Tardigrada e, mais recentemente, na versão revista e atualizada
dessa análise (CHRISTOFFERSEN & ASSUNÇÃO , no prelo), propuseram um novo
sistema para o grupo (Figs. 1 e 2, Tab. 2). Neste sistema, Heterotardigrada,
Arthrotardigrada e Echiniscoidea não foram aceitos como táxons monofiléticos. Em
contrapartida, propuseram Digitopoda como um táxon superior cuja sinapomorfia é o
surgimento único de dígitos e que inclui a maioria dos tardígrados marinhos ( i.e. ,
Neostygarctus , Halechiniscidae, Renaudarctidae e Batillipedidae). Além disso,
Digitopoda foi considerado grupo-irmão do táxon marinho Stygarctidae, ambos
incluídos em Macrocephala. Neoarctus , desvinculado de Stygarctidae, serve como
grupo externo a Macrocephala. A proposição deste último táxon baseia-se, entre
outros caracteres, na hipótese de incorporação, à cabeça, de um par de apêndices
sensoriais (cirro lateral e clava primária) normalmente localizados na região escapular
ou perdidos no restante dos táxons de Tardigrada. Adicionalmente, Prototardigrada foi
proposto como grupo-irmão de Macrocephala, que reúne todos os outros táxons de
tardígrados.
Figura 1- Filogenia proposta para os tardígrados primariamente marinhos (CHRISTOFFERSEN & A SSUNÇÃO , no prelo). As figuras foram modificadas a partir das seguintes fontes: A- Larva de tardígrado do Cambriano (MÜLLER et al., 1995: 110, fig. 3 a); B- Neoarctus primigenius (D E ZIO G RIMALDI et al., 1992: 311, fig. 1m); C- Parastygarctus biungulatus (D E LUCIA MORONE et al., 1984: 87, fig. 1); D- Renaudarctus psammocryptus (RENAUD -MORNANT, 1988: 362, fig. 33.1 h); E- Trogloarctus trionyches (V ILLORA-MORENO, 1996: 278, fig. 2b); F- Anisonyches mauritianus (D E ZIO G RIMALDI et al., 1988: 355, fig. 5 a); G- Echiniscoides higginsi (H ALLAS & K RISTENSEN, 1982: 189, fig. 1 a). Caracteres apomórficos: 1a. Desenvolvimento epimórfico, larvas com três pares de pernas reduzidas e robustas no tronco; 2a. Larvas com duas garras desenvolvidas em forma de esporão em cada perna, terminando em uma a quatro extremidades pontiagudas; 3a. Larvas e adultos com quatro pares de pernas no tronco; 3b. Cada perna com duas garras alongadas nas larvas, quatro garras alongadas nos adultos; 3c. Presença de cirro E, consistindo de um cirróforo basal e um flagelo articulado longo; 3d. Tagma cefálico no adulto consistindo de três metâmeros com três apêndices pares e um cirro médio único; 3e. Pernas com ramos externos reduzidos a papilas coxais; 3f. Cérebro com dois lobos externos, conectados ao primeiro gânglio torácico por um par de nervos circum-esofágico e dois lobos internos conectados diretamente ao gânglio subesofágico; 3g. Primeiro par de apêndices cefálicos modificado em estiletes bucais perfurantes pares e seus respectivos suportes; 3h. Apêndices do segundo e terceiro metâmeros cefálicos, assim como os apêndices da placa escapular dorsal, consistindo de um cirro mecanoreceptor e de uma clava quimioreceptora (contendo as vesículas de Van der Land); 4a. Pernas 1-4 no adulto com apenas três garras; 4b. Cirro cefálico mediano com cirróforo arredondado; 5a. Lobos externos do cerébro com um par de olhos simples; 5b. Região anterior da cabeça curvada ventralmente, de modo que os cirros cefálicos externos se tornam ventrais, enquanto que os cirros cefálicos internos permanecem no dorso da cabeça; 5c. Clavas terciárias localizadas na região anterior da cabeça; 5d. Pernas com articulações telescópicas; 5e. Espinho terminal da papila coxal na perna 4 reduzido ou ausente; 6a. Placa escapular (com clavas primárias e cirro A) incorporada
Articulações telescópicas nas pernas reduzidas ou ausentes; 20a. Pernas 4 reduzidas a duas projeções caudais, cada uma com uma garra longa e flexível; 20b. Perna 4 sem papilas coxais; 20c. Pernas 1- com apenas duas garras e perna 4 com uma garra no adulto; 20d. Olhos ausentes; 21a. Presença de quatro papilas peribucais; 21b. Cirros cefálicos internos ausentes; 21c. Faringe sem barras cuticulares; 21d. Faringe com micro- e macroplacóides; 21e. "Túbulos de Malpighi" presentes; 22a. Seis a dez garras nas pernas do adulto; 22b. Esporões basais das garras reduzidos a pequenos processos espiniformes; 23a. Lobos externos do cérebro alongados, ultrapassando consideravelmente o limite posterior dos lobos internos; 23b. Cirro A ausente; 23c. Pernas 1-4 sem papilas coxais; 23d. Presença de seis papilas peribucais; 23e. Esporão basal das garras internas desenvolvido, formando o que se chama de "garras duplas"; 23f. Presença de dois ligamentos dorsais suspendendo os testículos na cavidade do corpo; 23g. Átrio bucal fortemente quitinizado em frente aos estiletes; 23h. Desenvolvimento direto; 24a. Tubo bucal muito largo e com paredes espessadas; 24b. Garras externas de P1-4 proeminentemente alongadas e sem esporão basal; 24c. Placóides ausentes; 24d. Faringe em forma de pêra; 25a. Pernas com duas garras; 25b. Cirros cefálicos externos ausentes; 25c. Ramos primários e secundários das garras assimétricos.
Tabela 2 - Sistema filogenético seqüenciado para os grandes grupos de Tardigrada (CHRISTOFFERSEN & A SSUNÇÃO , no prelo). Os números de gêneros e espécies estão indicados entre parênteses. Colchetes incluem os táxons redundantes (monotípicos) (CHRISTOFFERSEN , 1989). Caracteres diagnósticos, baseados exclusivamente em apomorfias, estão indicados entre chaves.
Pan-Tardigrada { 1a } Larva de tardígrado do Cambriano { 2a } Tardigrada Spallanzani, 1776 (102 gêneros recentes, 889 espécies recentes, mais um gênero e uma espécie de eutardígrado fóssil do Cretáceo) { 3a-h } Neoarctidae De Zio Grimaldi, Gallo D’Addabbo & De Lucia Morone, 1992{ 4a-b } [ Neoarctus De Zio Grimaldi, Gallo D’Addabbo & De Lucia Morone, 1992] [ N. primigenius De Zio Grimaldi, Gallo D’Addabbo & De Lucia Morone, 1992] Archaeotardigrada, nov. (101 gêneros, 888 espécies) { 5a-e } Macrocephala, nov. (37 gêneros, 131 espécies) { 6a-d } Stygarctidae Schulz, 1951 (5 gêneros, 17 espécies) { 7a-d } Digitopoda, nov. (32 gêneros, 114 espécies) { 8a } Prototardigrada, nov. (64 gêneros, 757 espécies) { 9a-b } Coronarctidae Renaud-Mornant, 1974 (2 gêneros, 6 espécies) { 10a-c } Paratardigrada, nov. (62 gêneros, 751 espécies) { 11a } Anisonyches Pollock, 1975 (3 espécies) { 12a } Hemitardigrada, nov. (61 gêneros, 748 espécies) { 13a-b } Echiniscoididae Kristensen & Hallas, 1980 { 14a-b } [ Echiniscoides Plate, 1889 (8 espécies)] Limnotardigrada, nov. (60 gêneros, 740 espécies) { 15a-b } Oreellidae Puglia, 1959 [ Oreella Murray, 1910] [ O. mollis Murray, 1910] { 16a-c } Neotardigrada, nov. (59 gêneros, 739 espécies) { 17a-c } Echiniscidae Thulin, 1928 (12 gêneros, 211 espécies) { 18a-d } Metatardigrada, nov. (47 gêneros, 528 espécies) { 19a-d } Carphanidae Binda & Kristensen, 1987 [ Carphania Binda, 1979] { 20a-d } [ C. fluviatilis Binda, 1979] Holotardigrada, nov. (46 gêneros, 527 espécies) { 21a-e } Mesotardigrada Rahm, 1937 [Thermozodia Ramazzotti & Maucci, 1983] { 22a-b } [Thermozodiidae Rahm, 1937] [ Thermozodium Rahm, 1937] [ T. esakii Rahm, 1937] Eutardigrada Richters, 1926 (45 gêneros, 526 espécies, mais † Beorn leggi ) { 23a-h } Apochela Schuster, Nelson, Grigarick & Christenberry, 1980 { 24a-d } [Milnesiidae Ramazzotti, 1962] (3 gêneros, 6 espécies) Parachela Schuster, Nelson, Grigarick & Christenberry, 1980 (42 gêneros, 520 espécies) { 25a-c }
Outra modificação importante introduzida no sistema referido acima é a proposta
do táxon Limnotardigrada, que reúne todos os grupos que compartilham o habitat
limno-terrestre. Na classificação de MARCUS (1927), esses grupos estavam
distribuídos em Heterotardigrada e Eutardigrada. CHRISTOFFERSEN & ASSUNÇÃO (no
prelo) consideram a conquista do meio terrestre como tendo ocorrido uma única vez.
Desta forma, resgatam a seqüência evolutiva previamente sugerida por MAY (1953),
iniciada com os artrotardígrados marinhos, passando pelos equiniscóideos marinhos
intertidais e culminando com os equiniscídeos e eutardígrados terrestres.
O presente estudo, baseado no sistema exposto acima, propõe hipóteses
filogenéticas para os táxons incluídos em Macrocephala: Stygarctidae e Digitopoda.
1.1. Stygarctidae
Stygarctidae foi criada para abrigar o gênero Stygarctus SCHULZ , 1951, sendo
depois acrescida dos gêneros Parastygarctus (RENAUD-DEBYSER, 1965a),
Pseudostygarctus e Megastygarctides (M CKIRDY et al., 1976), Mesostygarctus
(RENAUD -M ORNANT , 1979), Neostygarctus (DE ZIO G RIMALDI et al., 1982), e
Neoarctus (DE ZIO GRIMALDI et al., 1992).
KRISTENSEN & HIGGINS (1984a) propuseram Renaudarctidae para acomodar o
novo gênero Renaudarctus , transferindo também Neostygarctus para esta família.
Esses autores se basearam na presença de dígitos suportando garras nas pernas e na
existência de placas cuticulares dorsais, caracteres encontrados nesses dois gêneros.
Também foi considerada a presença de dois a quatro espinhos acessórios nas garras de
cada perna, apesar dessas estruturas diferirem morfologicamente nos dois táxons.
Tabela 3 - Classificação filogenética de Stygarctidae e Renaudarctidae proposta por BELLO & D E ZIO
G RIMALDI (1998).
Superfamília Stygarctoidea Família Stygarctidae Subfamília Stygarctinae Gênero Stygarctus Subgênero Stygarctus Subgênero Parastygarctus Gênero Pseudostygarctus Subgênero Pseudostygarctus Subgênero Mesostygarctus Subfamília Megastygarctidinae Gênero Megastygarctides Família Renaudarctidae Gênero Renaudarctus
As primeiras hipóteses sobre a posição de Stygarctidae dentro de Heterotardigrada
foram propostas por RENAUD-DEBYSER (1965a,b), RENAUD-M ORNANT (1967) e
RENAUD -M ORNANT & ANSELME -M OIZAN (1970). Esses autores sugeriram que as
membranas de sustentação das garras nas pernas dos Stygarctidae representariam
vestígios de dígitos encontrados na maioria de outros heterotardígrados. Então, os
estigarctídeos foram considerados o ramo terminal dos artrotardígrados, e a hipótese
de que Stygarctidae representaria um elo de ligação entre Arthrotardigrada e
Echiniscoidea foi estabelecida (DE LUCIA M ORONE et al., 1984). Esta hipótese, no
entanto, não é suportada em um contexto filogenético, mesmo quando uma suposta
relação de grupo-irmão é estabelecida entre Arthrotardigrada e Echiniscoidea
(KRISTENSEN & HIGGINS , 1984a).
CHRISTOFFERSEN & ASSUNÇÃO (no prelo), em seu novo sistema, propuseram
relações de parentesco que modificam consideravelmente as relações aceitas
previamente para os níveis superiores de Tardigrada. Como conseqüência, sugere-se
aqui um diferente arranjo de grupos-externos, e alcançam-se diferentes resultados com
respeito à polaridade e generalidade de caracteres, em comparação àqueles de BELLO
& DE ZIO GRIMALDI (1998) (Fig. 5, Tabs 5 e 6).
1.2. Digitopoda
Conforme discutido anteriormente, CHRISTOFFERSEN & ASSUNÇÃO (no prelo)
reuniram, em Digitopoda: Halechisniscidae, os táxons Renaudarctidae e
Batillipedidae, previamente utilizados como grupos externos aos halequiniscídeos,
além do digitiforme Neostygarctus.
Das 148 espécies primariamente marinhas de Tardigrada, a maioria (87 espécies)
está concentrada no táxon Halechiniscidae Thulin, 1928 (Tab. 4). Este é caracterizado
tradicionalmente pela ausência de placas dorsais segmentares fortemente
esclerotizadas, mais a presença de uma série completa de apêndices sensoriais
cefálicos (em alguns casos, secundariamente incompletos) e pernas com quatro dígitos
portando garras e/ou estruturas adesivas em forma de espátulas, entre outros.
Várias hipóteses, nenhuma delas com base no método cladístico, foram propostas
para os subgrupos de Halechiniscidae (RENAUD -M ORNANT , 1984; 1987; KRISTENSEN
& RENAUD -M ORNANT , 1983; KRISTENSEN & HIGGINS , 1984b; POLLOCK , 1995). Em
sua abordagem, RENAUD-M ORNANT (1984) utilizou critérios subjetivos para a criação
de uma árvore filogenética, na qual os caracteres usados para agrupar os membros de
Halechiniscidae constituem-se em simplesiomorfias. É também o caso do artigo de
POLLOCK (1995), que propõe uma nova subfamília e, para justificar sua inclusão em
Halechiniscidae, revê as relações filogenéticas entre os seus membros, relações essas
expressas em um cladograma com oito táxons terminais ao nível de subfamílias (Fig.
4). Apesar do incontestável esforço em clarificar as tendências evolutivas dentro de
Gênero - tipo : IV - Orzeliscus Bois-Reymond Marcus, 1952 Espécie - tipo :